home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NASA Climatology Interdisciplinary Data Collection / NASA Climatology Interdisciplinary Data Collection - Disc 1.iso / readmes / readme.gpcp_prc < prev    next >
Text File  |  1998-05-05  |  38KB  |  808 lines

  1.                               [CIDC FTP Data]
  2.                          [GPCP PCP IDC Data on FTP]
  3.  
  4. Data Access
  5.  
  6.      GPCP Global Combined Precipitation Data
  7.  
  8.                                    [rule]
  9.  
  10. Readme Contents
  11.  
  12.      Data Set Overview
  13.           Sponsor
  14.           Original Archive
  15.           Future Updates
  16.  
  17.      The Data
  18.           Characteristics
  19.           Source
  20.  
  21.      The Files
  22.           Format
  23.           Name and Directory Information
  24.           Companion Software
  25.  
  26.      The Science
  27.           Theoretical Basis of Data
  28.           Processing Sequence and Algorithms
  29.           Scientific Potential of Data
  30.           Validation of Data
  31.  
  32.      Contacts
  33.           Points of Contact
  34.  
  35.      References
  36.  
  37.                                    [rule]
  38.  
  39. Data Set Overview
  40.  
  41.      This global precipitation dataset is a merged analysis
  42.      incorporating precipitation estimates from low-orbit-satellite
  43.      microwave data, geosynchronous-orbit satellite infrared data, and
  44.      rain gauge observations. The dataset is comprised of monthly
  45.      gridded area-mean rainfall totals and error estimates, for the
  46.      period covering July 1987 to December 1997. For consistency with
  47.      the other datasets in the Goddard DAAC's Climate Interdisciplinary
  48.      Data Collection (CIDC), the original 2.5x2.5 degree gridded
  49.      precipitation data received from NOAA National Climate Data Center
  50.      is regridded to 1x1 degree grid. The original dataset is formally
  51.      referred to as the "GPCP Version 1a Combined Precipitation Data
  52.      Set", which is often abbreviated to "GPCP Combined Data Set" or
  53.      "Version 1a Data Set". It has been produced for the Global
  54.      Precipitation Climatology Project(GPCP), an international effort
  55.      organized by GEWEX/WCRP/WMO to provide an improved long-term
  56.      precipitation record over the globe(for details see WMO ,1985; and
  57.      WMO/ICSU,1990) with the purpose of evaluating and providing global
  58.      gridded data sets of monthly precipitation based on all suitable
  59.      observation techniques as a basis for:
  60.  
  61.         * verification of climate model simulations
  62.         * investigations of the global hydrological cycle
  63.         * climate change detection studies
  64.  
  65.      Sponsor
  66.      The production and distribution of this data set are being funded
  67.      by NASA's Earth Science enterprise. The data are not copyrighted;
  68.      however, we request that when you publish data or results using
  69.      these data please acknowledge as follows:
  70.  
  71.           The authors wish to thank the Distributed Active Archive
  72.           Center (Code 902) at the Goddard Space Flight Center,
  73.           Greenbelt, MD, 20771, for producing the data in its
  74.           present format and distributing them. The original data
  75.           products were produced by the science investigators Dr.
  76.           George Huffman and Dr. Robert Adler of Laboratory of
  77.           Atmospheres, Code 912, NASA Goddard Space Flight Center,
  78.           Greenbelt, Maryland 20771 USA, as the Global
  79.           Precipitation Climatology Project (GPCP) Merge
  80.           Development Centre, and is archived at World Data Center
  81.           A (WDC-A) for Meteorology at the National Climate Data
  82.           Center (NCDC) in Asheville, North Carolina. Goddard
  83.           DAAC's share in these activities was sponsored by NASA's
  84.           Earth Science enterprise.
  85.  
  86.      Original Archive
  87.      The original combined version 1a precipitation data along with
  88.      intermediate products (on 2.5 x 2.5 degree grid) and detailed
  89.      document is currently available from the archive WDC-A, NOAA
  90.      National Climatic Data Center (NCDC) . The original dataset
  91.      including the precipitation estimates from individual input fields
  92.      (microwave and infrared satellite estimates, their combinations,
  93.      and rain gauge analysis) is also available through our Hydrology
  94.      Data collection site. The anonymous FTP site for GPCP v1a Combined
  95.      Precipitation is
  96.      ftp://daac.gsfc.nasa.gov/data/hydrology/precip/gpcp/gpcp_v1a_combined.
  97.  
  98.      Future Updates
  99.      The Goddard DAAC will update this data set as new data are
  100.      processed and made available at NCDC.
  101.  
  102. The Data
  103.  
  104.      Characteristics
  105.  
  106.         * Parameters:
  107.                Surface Precipitation
  108.                Error Estimates
  109.         * Units: mm/day
  110.  
  111.         * Typical Range: 0-50 for precipitation values; and 0-15 for
  112.           error estimates
  113.         * Temporal Coverage: July 1987 - December 1997 (except December
  114.           1987) Start and gap in temporal coverage are based on the
  115.           availability of SSM/I component of multi-satellite data; End
  116.           is based on the availability of the rain gauge analyses
  117.         * Temporal Resolution: Monthly Means in units of mm/day
  118.  
  119.         * Spatial Coverage: Global
  120.         * Spatial Resolution: 1 degree x 1 degree
  121.  
  122.      Source
  123.      This GPCP global combined precipitation data on 1x1 degree grid is
  124.      derived from the original GPCP Version 1a Combined Precipitation
  125.      Data Set (Huffman,1997b) which contains the final product
  126.      satellite and rain gauge merged precipitation estimates as well as
  127.      the intermediate products (the individual input fields such as
  128.      Infrared Geosynchronous Precipitation Index (GPI), Special Sensor
  129.      Microwave/Imager (SSM/I), and rain gauge estimates, their
  130.      combinations, and error estimates) as supporting information on a
  131.      2.5 degree by 2.5 degree grid for the period July 1987 to June
  132.      1997.
  133.  
  134.      The input fields for producing the GPCP version 1a combined
  135.      product has been provided to the GPCP Merge Developement Center
  136.      (Huffman et al., 1995) by following GPCP participating
  137.      institutions:
  138.  
  139.           GPCP Polar Satellite Precipitation Data Center (SSM/I
  140.           emission estimates)
  141.           NOAA Office of Research and Application (SSM/I scattering
  142.           estimates)
  143.           GPCP Geostationary Satellite Precipitation Data Center (GPI
  144.           estimates)
  145.           GPCP Global Precipitation Climatology Centre (rain gauge
  146.           analyses)
  147.  
  148.      These individual data sets, as well as the combinations based on
  149.      them are contained in the original version 1a data set.
  150.  
  151. The Files
  152.  
  153.      The global combined precipitation data set contains global gridded
  154.      rainfall estimates. There are two files for each month of the
  155.      data. One file is the the satellite and gauge merged precipitation
  156.      estimates and the other file contains the error estimates in the
  157.      precipitation for that month. Data in each file progresses from
  158.      North to South and from West to East beginning at 180 degrees West
  159.      and 90 degrees North. Thus first point represents the grid cell
  160.      centered at 89.5 degree North and 179.5 West. Grids with missing
  161.      values are filled with missing value code ( -99.99).
  162.  
  163.      Format
  164.  
  165.      Data Files
  166.  
  167.         * File Size: 259200 bytes, 64800 data values
  168.         * Data Format: IEEE floating point notation
  169.         * Headers, trailers, and delimiters: none
  170.         * Missing Code: -99.99
  171.  
  172.         * Image orientation: North to South
  173.                Start position: (179.5W, 89.5N)
  174.                End position: (179.5E, 89.5S)
  175.  
  176.      Name and Directory Information
  177.  
  178.      Naming Convention:
  179.  
  180.      The file naming convention for the GPCP Global Combined
  181.      Precipitation Dataset is
  182.  
  183.           gpcp_v1a.psg.1nmegg.[yymm].ddd (precipitation values)
  184.           gpcp_v1a.esg.1nmegg.[yymm].ddd (error estimates)
  185.  
  186.      where:
  187.           gpcp_v1a = data product designator
  188.           psg(or esg) = parameter name: precipitation(or
  189.           error)satellite-gauge
  190.           1 = number of levels
  191.           n = vertical coordinate, n= not applicable
  192.           m = temporal period, m = monthly
  193.           e = horizontal grid resolution, e = 1 x 1 degree
  194.           go = spatial coverage, gg = global (land & ocean)
  195.           yy = year
  196.           mm = month
  197.           ddd = file type designation, (bin=binary, ctl=GrADS control
  198.           file)
  199.  
  200.      Directory Path to Data Files
  201.  
  202.           /data/inter_disc/hydrology/precip/gpcp/gpcp_v1a_cmb/yyyy/
  203.  
  204.      where yyyy refers to year.
  205.  
  206.      Companion Software
  207.      Several software packages have been made available on the CIDC
  208.      CD-ROM set. The Grid Analysis and Display System (GrADS) is an
  209.      interactive desktop tool that is currently in use worldwide for
  210.      the analysis and display of earth science data. GrADS meta-data
  211.      files (.ctl) have been supplied for each of the data sets. A GrADS
  212.      gui interface has been created for use with the CIDC data. See the
  213.      GrADS document for information on how to use the gui interface.
  214.  
  215.      Decompression software for PC and Macintosh platforms have been
  216.      supplied for datasets which are compressed on the CIDC CD-ROM set.
  217.      For additional information on the decompression software see the
  218.      aareadme file in the directory:
  219.  
  220.           software/decompression/
  221.  
  222.      Sample programs in FORTRAN, C and IDL languages have also been
  223.      made available to read these data. You may also acquire this
  224.      software by accessing the software/read_cidc_sftwr directory on
  225.      each of the CIDC CD-ROMs
  226.  
  227. The Science
  228.  
  229.      Theoretical Basis of Data
  230.      Knowledge of the spatial and temporal distribution of large scale
  231.      precipitation is required in the study of climate change. Spatial
  232.      distribution of the precipitation identifies the regions of
  233.      maximum latent heat release which is a major driving force of the
  234.      atmospheric circulation. The precipitation estimates are available
  235.      from different satellite and surface observations. However, each
  236.      source has strengths and weaknesses. The geostationary infrared
  237.      observations provide good temporal resolution and diurnal coverage
  238.      of precipitation systems. However, the relation between infrared
  239.      radiance and instantaneous surface precipitation is relatively
  240.      weak and useful primarily for deep convective systems in the 40
  241.      deg N-S latitude zone. The SSM/I microwave radiances have strong
  242.      connection with surface rainfall, especially over the ocean, and
  243.      are useful to much higher latitudes. However, the SSM/I
  244.      observations have poor temporal sampling. Surface rain-gauge
  245.      measurements are accurate but mostly limited to land areas.
  246.      Recognizing such shortcomings, World Climate Research Programme
  247.      (WCRP 1986) initiated the Global Precipitation Climatology Project
  248.      (GPCP) with the goal of the production of an improved long-record
  249.      estimates of precipitation over the globe from the blend of the
  250.      various satellite and surface precipitation estimates(Huffman et
  251.      al. 1997).
  252.  
  253.      The GPCP sponsored several Algorithm Intercomparison Projects
  254.      (referred to as AIP-1, AIP-2, and AIP-3) for the purpose of
  255.      evaluating and intercomparing a variety of satellite precipitation
  256.      estimation techniques. As well, the NASA Wetnet Project has
  257.      sponsored several such projects (referred to as Precipitation
  258.      Intercomparison Projects, and labeled PIP-1, PIP-2, and PIP-3).
  259.      One use of these projects has been to identify competitive
  260.      techniques for use in the GPCP combined data set. Various groups
  261.      in the international science community are given the tasks of
  262.      preparing precipitation estimates from individual data sources,
  263.      then the GPCP Merge Development Centre (GMDC), located at NASA
  264.      Goddard Space Flight Center in the Laboratory for Atmospheres is
  265.      charged with combining these into a "best" global product. The
  266.      satellite-gauge precipitation product of the GPCP Version 1a
  267.      Combined Precipitation Data Set is the "final" blended
  268.      precipitation estimate produced by an algorithm developed by
  269.      Huffman et al.(1995) at GMDC, NASA/GSFC. Only a few similar data
  270.      sets are available. The earlier combined precipitation data set
  271.      produced by the GPCC is superseded by the Version 1a Data Set,
  272.      produced at NASA/GSFC. The combination data set by Xie and Arkin
  273.      (1996) uses similar input data and has similar temporal and
  274.      spatial coverage, but is carried out with a much different
  275.      technique.
  276.  
  277.      Processing Sequence and Algorithms
  278.      The algorithm used by Huffman et al.(1995) at GMDC, NASA/GSFC, for
  279.      estimating the area-average precipitation first produces a
  280.      multi-satellite precipitation product based on a merged analysis
  281.      using all available satellite estimates and then finally combining
  282.      the multi-satellite analysis with rain-gauge analysis.
  283.  
  284.      In the first step preliminary combinations and adjustments are
  285.      made. Microwave measurements are used to adjust the IR based GPI
  286.      and form the Adjusted Geosynchronous Precipitation Index (AGPI) in
  287.      the latitude belt 40 deg N-S. The geosynchronous meteorological
  288.      satellites give three hourly temporal coverage but their sensors
  289.      detect high cold clouds which are normally associated with rain
  290.      storms. The association with rain amounts is statistical and is
  291.      only reasonably accurate at mid and low latitudes ((Arkin and
  292.      Meisner,1987; Arkin et al. 1994). In addition geosynchronous
  293.      measurements are not available for all longitudes at all times.
  294.      Microwave sensors on lower sun synchronous satellites detect the
  295.      rain directly although determining the rain amounts is still a
  296.      difficult art. In the GPCP Version 1a Combined product two
  297.      microwave rain algorithms are used, one for ocean regions based on
  298.      emission (Chang et al., 1995; Wilheit et al., 1991)) and one for
  299.      land based on scattering ( Ferraro, et al., 1994; Weng and Grody,
  300.      1994, Grody 1991). The microwave measurements cover the entire
  301.      globe but at a lower temporal and spatial resolution. The AGPI has
  302.      the (usually low) bias of the microwave measurements together with
  303.      the smoothness and temporal coverage of the geosynchronous IR
  304.      measurements. In addition a microwave composite precipitation
  305.      product is formed by combining the SSM/I emission estimate over
  306.      water and the SSM/I scattering estimate over land. Since the
  307.      emission technique eliminates land-contaminated pixels
  308.      individually, a weighted transition between the two results is
  309.      computed in the coastal zone.
  310.  
  311.      In the second step, the various satellite data sets are merged to
  312.      produce a best global satellite estimate. AGPI estimates are taken
  313.      where available in the latitudes 40 deg N-S belt. Where these are
  314.      missing in this belt, a weighted combination of the SSM/I
  315.      composite estimate and the microwave-adjusted low-orbit IR are
  316.      inserted. The combination weights are the inverse (estimated)
  317.      error variances of the respective estimates. Such weighted
  318.      combination of microwave and microwave-adjusted low-orbit IR is
  319.      done because the low-orbit IR lacks the sampling to warrant the
  320.      AGPI adjustment scheme. At higher latitudes the SSM/I composite
  321.      values are used since IR estimates become less accurate at high
  322.      latitudes.
  323.  
  324.      The rain gauge precipitation product is produced by the Global
  325.      Precipitation Climatology Centre (GPCC) under the direction of B.
  326.      Rudolf, located in the Deutscher Wetterdienst, Offenbach A.M.,
  327.      Germany (Rudolf 1993,1996). Rain gauge reports are archived from
  328.      about 6700 stations around the globe, both from Global
  329.      Telecommunications Network reports, and from other regional or
  330.      national data collections. An extensive quality-control system is
  331.      run, featuring an automated step and then a manual step designed
  332.      to retain legitimate extreme events that typify precipitation. A
  333.      variant of the SPHEREMAP spatial interpolation routine (Willmott
  334.      et al. 1985) is used to analyze station values to area averages.
  335.      The analyzed values have been corrected for systematic error
  336.      following Legates (1987).
  337.  
  338.      The final product is blend of multi-satellite and rain-gauge
  339.      estimates.
  340.  
  341.      Final Combined Multi-Satellite and Gauge Precipitation Product:
  342.  
  343.      The satellite-gauge precipitation product is produced as part of
  344.      the GPCP Version 1a Combined Precipitation Data Set by the GPCP
  345.      Merge Development Center in two steps (Huffman et al. 1995).
  346.      First, the multi-satellite estimate is adjusted toward the
  347.      large-scale gauge average for each grid box over land. That is,
  348.      the multi-satellite value is multiplied by the ratio of the
  349.      large-scale (5x5 grid-box) average gauge analysis to the
  350.      large-scale average of the multi-satellite estimate.
  351.      Alternatively, in low-precipitation areas the difference in the
  352.      large-scale averages is added to the multi-satellite value but
  353.      only when the averaged gauge exceeds the averaged multi-satellite.
  354.      In the second step, the gauge-adjusted multi-satellite estimate
  355.      and the gauge analysis are combined in a weighted average, where
  356.      the weights are the inverse (estimated) error variance of the
  357.      respective estimates.
  358.  
  359.      Missing Value Estimation:
  360.  
  361.      There is generally no effort to "estimate missing values" in the
  362.      single-source data sets, although a few missing days of gauge data
  363.      are tolerated in computing monthly values.
  364.  
  365.      However, two cases of missing data are considered while computing
  366.      the "AGPI coefficients". First, when SSM/I data are missing in a
  367.      region, but GPI data exist, the coefficients are smoothly filled
  368.      across the blank. Second, when low-orbit IR data are used to fill
  369.      holes in the geosynchronous-orbit IR data, the low-orbit IR data
  370.      are used to estimate a smoothed AGPI. Specifically, the ratio of
  371.      the AGPI and the GPI computed from low-orbit IR data is computed
  372.      around the edge of the hole, the ratio is smoothly filled across
  373.      the hole, and the ratio is multiplied by the low-orbit GPI at each
  374.      point in the hole.
  375.  
  376.      Error Estimation:
  377.  
  378.      The "absolute error variable" is produced as part of the GPCP
  379.      Version 1a Combined Precipitation Data Set by the GPCP Merge
  380.      Development Center. Following Huffman (1997a), bias error is
  381.      neglected compared to random error (both physical and
  382.      algorithmic), then simple theoretical and practical considerations
  383.      lead to the functional form
  384.  
  385.            H * ( rbar + S) * [ 720 + 268 * SQRT ( rbar ) ]
  386.      VAR = -----------------------------------------------                (1)
  387.                               Ni
  388.  
  389.      for absolute error, where VAR is the estimated error variance of
  390.      an average over a finite set of observations, H is taken as
  391.      constant (actually slightly dependent on the shape of the
  392.      precipitation rate histogram), rbar is the average precipitation
  393.      rate in mm/mo, S is taken as constant (approximately SQRT(VAR) for
  394.      rbar=0), Ni is the number of independent samples in the set of
  395.      observations, and the expression in square brackets is a
  396.      parameterization of the conditional precipitation rate based on
  397.      work with the Goddard Scattering Algorithm, Version 2 (Adler et
  398.      al. 1994) and fitting of (1) to the Surface Reference Data Center
  399.      analyses (McNab 1995). The "constants" H and S are set for each of
  400.      the data sets for which error estimates are required by comparison
  401.      of the data set against the Surface Reference Data Center (SRDC)
  402.      and GPCC analyses and tropical Pacific atoll gauge data (Morrissey
  403.      and Green 1991). The computed value of H actually accounts for
  404.      multiplicative errors in Ni and the conditional rainrate
  405.      parameterization (the [] term), in addition to H itself. Table 1
  406.      shows the numerical values of H and S which are used to estimate
  407.      random error for various precipitation estimates.
  408.  
  409.      All absolute error fields have been converted from their original
  410.      units of mm/mo to mm/d.
  411.  
  412.                               Table 1.
  413.  
  414.                          H and S constants
  415.  
  416.                             |    S    |
  417.        Technique            | (mm/mo) |        H
  418.        ---------------------+---------+-----------------------
  419.                             |         |
  420.        SSMI Emission [se]   |   30    |  3.25 (55 km images)
  421.                             |         |
  422.        SSMI Scattering [ss] |   30    |  4.5 (55 km images)
  423.                             |         |
  424.        AGPI [ag]            |   20    |  0.6 (2.5 deg images)
  425.                             |         |
  426.        Rain Gauge [ga]      |    6    |  0.005 (gauges)
  427.  
  428.      Quality and Confidence Estimates:
  429.  
  430.      The "accuracy" of the precipitation products can be broken into
  431.      systematic departures from the true answer (bias) and random
  432.      fluctuations about the true answer (sampling), as dicussed in
  433.      Huffman (1997a). The former are the biggest problem for
  434.      climatological averages, since they will not average out. However,
  435.      on the monthly time scale the low number of samples tends to
  436.      present a more serious problem. That is, for most of the data sets
  437.      the sampling is spotty enough that the collection of values over
  438.      one month is not yet representative of the true distribution of
  439.      precipitation.
  440.  
  441.      Accordingly, the "random error" is assumed to be dominant, and
  442.      estimates are computed as discussed for the "absolute error
  443.      variable". Note that the rain gauge analysis' random error is just
  444.      as real as that of the satellite data, even if somewhat smaller.
  445.      Random error cannot be corrected.
  446.  
  447.      The "bias error" is not corrected in the SSM/I emission, SSM/I
  448.      scattering, SSM/I composite, and GPI precipitation estimates. In
  449.      the AGPI the GPI is adjusted to the large-scale bias of the SSM/I,
  450.      which is assumed lower than the GPI's. As noted in the
  451.      "satellite-gauge precipitation product" discussion, the
  452.      Multi-Satellite product is adjusted to the large-scale bias of the
  453.      Gauge analysis before the combination is computed. It continues to
  454.      be the case that biases over ocean are not corrected by gauges in
  455.      the Multi-Satellite and Satellite-Gauge products.
  456.  
  457.        Four types of "known errors" are contained in part or all of the current
  458.        data set, and will be corrected in a future general re-run.  They have
  459.        been uncovered by visual inspection of the combined data fields over
  460.        several years of production, but are considered too minor or insufficiently
  461.        understood to provoke an immediate reprocessing.
  462.  
  463.        1. Limit checks on sea ice contamination in the SSM/I emission estimates
  464.           have been refined as additional cases are uncovered.  The 1997 fields
  465.           should be noticably cleaner.
  466.        2. The climatological bias correction to the gauge data was capped at
  467.           a maximum multiplier of 3, starting in 1997.  A few isolated areas in
  468.           snowy regions had higher values, particularly in Antarctica and
  469.           Siberia.
  470.        3. Exact-zero values in marginally snowy land regions (from the SSM/I
  471.           scattering field) are probably not reliable, and should simply be
  472.           "small."
  473.        4. Isolated exact-zero values surrounded by significantly non-zero values
  474.           (i.e., >30 mm/mo) in oceanic regions are not reliable.  Starting in
  475.           1997 they are replaced with the average of the surrounding points (but
  476.           none actually occured in the first 6 months of 1997).
  477.  
  478.  
  479.      Additional Processing
  480.  
  481.      GPCP Version 1a Combined Precipitation Data on 2.5x2.5 degree grid
  482.      (array dimension 144x72) has been remapped to 1x1 grid (array
  483.      dimension 360x180). The following steps were performed in the
  484.      regridding process:
  485.  
  486.        1. Starting with the first latitude band in the original data
  487.           set (87.5N to 90N), the first pair of grid cells (total of 5
  488.           degrees in longitude) was partitioned into five cells each of
  489.           width 1 degree; cells 1 and 2 were assigned the value of the
  490.           first 2.5 degree cell, cells 4 and 5 the value of the second
  491.           2.5 degree cell, and cell 3 the arithmetic average of the
  492.           values of the first and second 2.5 degree cells.
  493.  
  494.        2. In Step 1, if either (but not both) of the original 2.5
  495.           degree cells is a fill value, then no average is performed
  496.           and cell 3 is assigned the value of the unfilled 2.5 degree
  497.           cell. If both of the original cells are fill values, then
  498.           cell 3 is likewise assigned this fill value.
  499.  
  500.        3. Steps 1 and 2 were repeated for the remaining 71 pairs of 2.5
  501.           grid cells in the original data set
  502.  
  503.        4. Steps 1 through 3 were performed for the remaining 71
  504.           latitude bands in the original data set to arrive at a
  505.           temporary array of size 360 x 72 (1 degree longitude by 2.5
  506.           degrees latitude)
  507.  
  508.        5. The entire procedure above was repeated in the latitudinal
  509.           direction using the same grid cell partitioning scheme to
  510.           arrive at the final 360 x 180 (1 degree longitude by 1 degree
  511.           latitude) array.
  512.  
  513.        6. The regridded data were visually examined to ensure
  514.           consistency with the original data.
  515.  
  516.      Scientific Potential of Data
  517.      The spatial distribution of precipitation identifies the regions
  518.      of maximum latent heat release which is a major driving force of
  519.      the atmospheric circulation. The Observed precipitation data need
  520.      to be temporarily and spatially integrated (e.g. monthly mean on a
  521.      grid area) if it is to be used for the assessment of the earth's
  522.      energy, water balance, and monitoring of short-term climate
  523.      variability and long-term trends (Hauschild et al., 1994).
  524.  
  525.      Some of the main applications of these precipitation data sets
  526.      are:
  527.  
  528.         * Initialization and validation of mesoscale and large-scale
  529.           general circulation models ( Hulme, 1992)
  530.  
  531.         * Verification of monthly satellite based precipitation
  532.           estimates (Janowiak, 1992)
  533.  
  534.         * Input fields in global hydrological studies ( Lapin, 1994)
  535.  
  536.         * Simulations of the present-day climate and forecasting of
  537.           global climate (Krishnamurti et al., 1994)
  538.  
  539.         * Correlation studies, especially during transient events or
  540.           periodic events such as El Nino ( Nicholls,1988)
  541.  
  542.         * Agricultutral studies such as detection of the impact of
  543.           land-use changes and design of culverts and stream channels
  544.           (Rosenzweig and Parry, 1994 )
  545.  
  546.      Validation of Data
  547.      An early validation against the Surface Reference Data Center
  548.      analysis yields the statistics in Table 2. Overall, the
  549.      combination appears to be working as expected.
  550.  
  551.  
  552.                                      Table 2
  553.  
  554.             Summary statistics for all cells and months comparing the
  555.        SSM/I composite, Multi-satellite, Gauge, and Satellite-gauge products
  556.                               to the SRDC analysis for July 1987 -- December 1991.
  557.  
  558.                        |  Bias   |Avg of|Diff|| RMS Error
  559.        Product         | (mm/mo) |  (mm/mo)   |  (mm/mo)
  560.        ----------------+---------+------------+----------
  561.                        |         |            |
  562.        SSM/I composite |  4.03   |   60.10    |   88.05
  563.                        |         |            |
  564.        Multi-satellite | -5.80   |   44.20    |   62.47
  565.                        |         |            |
  566.        Gauge (GPCC)    |  6.77   |   18.85    |   35.11
  567.                        |         |            |
  568.        Satellite-gauge |  3.70   |   20.29    |   32.98
  569.  
  570.      The "quality index" variable has recently been proposed by Huffman
  571.      et al. (1997) and developed in Huffman (1997a) as a way of
  572.      comparing the errors computed for different techniques. Absolute
  573.      error tends to zero as the average precipitation tends to zero,
  574.      while relative error tends to infinity. According to (1), the
  575.      dependence is approximately SQRT(rbar) and 1/SQRT(rbar),
  576.      respectively. Thus, it is hard to illustrate overall dependence on
  577.      sample size with either representation. However, if one inverts
  578.      (1) it is possible to get an expression for a number of samples as
  579.      a function of precipitation rate and the estimated error variance:
  580.  
  581.            Hg * ( rbarx + Sg) * [ 720 + 268 * SQRT ( rbarx ) ]
  582.      Neg = ---------------------------------------------------             (2)
  583.                                VARx
  584.  
  585.      where rbarx and VARx are the precipitation rate and estimated
  586.      error variance for technique X, Hg and Sg are the values of H and
  587.      S for the gauge analysis, and Neg is the number of "equivalent
  588.      gauges," an estimate of the number of gauges that corresponds to
  589.      this case. Tests show that Neg is well-behaved over the range of
  590.      rbar, largely reflecting the sampling that provided rbarx and
  591.      VARx, but also showing differences in the functional form of
  592.      absolute error over the range of rbar for different techniques.
  593.  
  594.      Qualitatively, higher Neg denotes more confident answers. Values
  595.      above 10 are relatively good. The SSM/I composite estimates tend
  596.      to have Neg around 1 or 2, while the AGPI has Neg around 3 or 4.
  597.      The rain gauge analysis runs the whole range from 0 to a few grid
  598.      boxes in excess of 40.
  599.  
  600. Contacts
  601.  
  602.      Points of Contact
  603.      For information about or assistance in using any DAAC data,
  604.      contact
  605.  
  606.           EOS Distributed Active Archive Center (DAAC)
  607.           Code 902
  608.           NASA Goddard Space Flight Center
  609.           Greenbelt, Maryland 20771
  610.           Internet: daacuso@daac.gsfc.nasa.gov
  611.           301-614-5224 (voice)
  612.           301-614-5268 (fax)
  613.  
  614.      The original GPCP Combined Precipitation Data Set(on 2.5 by 2.5
  615.      degree grid) can be accessed from the Goddard DAAC via this
  616.      document GPCP v1a Combined Precipitation Data (Binary data files)
  617.  
  618.      or via FTP
  619.  
  620.           ftp daac.gsfc.nasa.gov
  621.           login: anonymous
  622.           password: < your internet address >
  623.           cd /data/hydrology/precip/gpcp/gpcp_v1a_combined
  624.  
  625.      or contact NCDC Archive
  626.  
  627.           Dr. Alan McNab
  628.           World Data Center A (WDC-A)
  629.           National Climate Data Center (NCDC)
  630.           Rm 514
  631.           151 Patton Ave.
  632.           Asheville, NC 28801-5001 USA
  633.           Internet:amcnab@ncdc.noaa.gov
  634.           704-271-4592 (voice)
  635.           704-271-4328 (fax)
  636.  
  637.      For algorithm questions related to original data, please contact
  638.      the data producers:
  639.  
  640.           Dr. George J. Huffman
  641.           Code 912
  642.           NASA Goddard Space Flight Center
  643.           Greenbelt, MD 20771 USA
  644.           Internet: huffman@agnes.gsfc.nasa.gov
  645.           301-286-9785 (voice)
  646.           301-286-1762 (fax)
  647.  
  648.           and
  649.  
  650.           Dr. Robert Adler
  651.           Code 912
  652.           NASA Goddard Space Flight Center
  653.           Greenbelt, MD 20771 USA
  654.           Internet: Adler@agnes.gsfc.nasa.gov
  655.           301-286-9086 (voice)
  656.           301-286-1762 (fax)
  657.  
  658. References
  659.  
  660.      Adler, R.F., G.J. Huffman, and P.R. Keehn 1994: Global rain
  661.      estimates from microwave-adjusted geosynchronous IR data. Remote
  662.      Sens. Rev., 11, 125-152.
  663.  
  664.      Arkin, P. A., R. Joyce, and J. E. Janowiak, 1994: IR techniques:
  665.      GOES precipitation index, Remote Sens. Rev., 11, 107-124.
  666.  
  667.      Arkin, P.A., and B. N. Meisner, 1987: The relationship between
  668.      large-scale convective rainfall and cold cloud over the Western
  669.      Hemisphere during 1982-1984. Mon. Wea. Rev., 115, 51-74.
  670.  
  671.      Chang, A. T., L. S. Chiu, and G. Yang, 1995: Diurnal cycle of
  672.      oceanic precipitation from SSM/I data. Mon. Wea. Rev., 123,
  673.      3371-3380.
  674.  
  675.      Ferraro, R. R., N. C. Grody, and G. F. Marks, 1994: Effects of
  676.      surface conditions on rain identification using the SSM/I. Remote
  677.      Sens. Rev., 11, 195-209.
  678.  
  679.      GPCC, 1993. Global area-mean monthly precipitation totals for the
  680.      year 1988 (preliminary estimates, derived from rain-gauge
  681.      measurements, satellite observations and numerical weather
  682.      prediction results). Ed. by WCRP and Deutscher Wetterdienst,
  683.      Rep.-No. DWD/K7/WZN-1993/07-1, Offenbach, July 1993.
  684.  
  685.      GPCC, 1992. Monthly precipitation estimates based on gauge
  686.      measurements on the continents for the year 1987 (preliminary
  687.      results) and future requirements. Ed. by WCRP and Deutscher
  688.      Wetterdienst, Rep.-No. DWD/K7 WZN-1992/08-1, Offenbach, August
  689.      1992.
  690.  
  691.      Grody, N.C., 1991: Classification of snow cover and precipitation
  692.      using the Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I). J. Geophys.
  693.      Res., 96, 7423-7435.
  694.  
  695.      Hauschild, H., M. Reis, and B. Rudolf, 1994 . Global and
  696.      terrestrial precipitation climatologies: An overview and some
  697.      intercomparisons. Global Precipitations and Climate Change, M.
  698.      Desbois and F. Desalmand, Eds., NATO ASI Series, Vol. 1, No. 26,
  699.      Springer-Verlag, 419-434.
  700.  
  701.      Huffman, G.J., 1997a: Estimates of root-mean-square random error
  702.      contained in finite sets of estimated precipitation. J. Appl.
  703.      Meteor., 36, 1191-1201.
  704.  
  705.      Huffman, G.J., ed., 1997b: The Global Precipitation Climatology
  706.      Project monthly mean precipitation data set. WMO/TD No. 808, WMO,
  707.      Geneva, Switzerland. 37pp.
  708.  
  709.      Huffman, G.J., R.F. Adler, P.A. Arkin, A. Chang, R. Ferraro, A.
  710.      Gruber, J. Janowiak, R.J. Joyce, A. McNab, B. Rudolf, U.
  711.      Schneider, and P. Xie, 1997: The Global Precipitation Climatology
  712.      Project (GPCP) Combined Precipitation Data Set. Bull. Amer.
  713.      Meteor. Soc., 78, 5-20.
  714.  
  715.      Huffman, G.J., R.F. Adler, B. Rudolf, U. Schneider, and P.R.
  716.      Keehn, 1995: Global precipitation estimates based on a technique
  717.      for combining satellite-based estimates, rain gauge analysis, and
  718.      NWP model precipitation information. J. Climate, 8, 1284-1295.
  719.  
  720.      Hulme, M., 1992. A 1951-80 global land precipitation climatology
  721.      for the evaluation of General Circulation Models, Climate
  722.      Dynamics, 7, 57-72.
  723.  
  724.      Janowiak, J. E.,1992: Tropical rainfall: A comparison of
  725.      satellite-derived rainfall estimates with model precipitation
  726.      forecasts, climatologies and observations. Mon. wea. Rev.,120,
  727.      448-462.
  728.  
  729.      Janowiak, J.E., and P.A. Arkin, 1991: Rainfall variations in the
  730.      tropics during 1986-1989. J. Geophys. Res., 96, 3359-3373.
  731.  
  732.      Krishnamurti, T.N., G.D. Rohaly, and H. S. Bedi, 1994: Improved
  733.      precipitation forecast skill from the use of physical
  734.      initialization.Global Precipitations and Climate Change, M.
  735.      Desbois and F. Desalmand, Eds., NATO ASI Series, Vol. 1, No. 26,
  736.      Springer-Verlag, 309-324.
  737.  
  738.      Lapin, M., 1994 . Possible impacts of climate change upon the
  739.      water balance in central Europe Global Precipitations and Climate
  740.      Change, M. Desbois and F. Desalmand, Eds., NATO ASI Series, Vol.
  741.      1, No. 26, Springer-Verlag, 161-170.
  742.  
  743.      Legates, D. R, 1987: A climatology of global precipitation. Pub.
  744.      in Climatol., 40, U. of Delware.
  745.  
  746.      McNab, A., 1995: Surface Reference Data Center Product Guide.
  747.      National Climatic Data Center, Asheville, NC, 10 pp.
  748.  
  749.      Morrissey, M.L., and J. S. Green, 1991: The Pacific Atoll
  750.      Raingauge Data Set. Planetary Geosci. Div. Contrib. 648, Univ. of
  751.      Hawaii, Honolulu, HI, 45 pp.
  752.  
  753.      Nicholls, N., 1988. El Nino-Southern Oscillation and rainfall
  754.      variability. J. Climate, 1:418-421.
  755.  
  756.      Rosenzweig, C., and M.L. Parry, 1994. Potential impact of climate
  757.      change on world food supply, Nature, 367, 133-138.
  758.  
  759.      Rudolf, B., 1996. Global Precipitation Climatology Center
  760.      activities. GEWEX News, vol. 6, No. 1.
  761.  
  762.      Rudolf, B., 1993. Management and analysis of precipitation data on
  763.      a routine basis. Proc. Internat. WMO/IAHS/ETH Symp. on
  764.      Precipitation and Evaporation. Slovak Hydrometeorol. Inst.,
  765.      Bratislava, Sept. 1993, (Eds. M. Lapin, B. Sevruk), 1:69-76.
  766.  
  767.      Weng, F., and N.C. Grody, 1994: Retrieval of cloud liquid water
  768.      using the Special Sensor Microwave Imager (SSM/I). J. Geophys.
  769.      Res., 99, 25535-25551.
  770.  
  771.      Wilheit, T., A. Chang and L. Chiu, 1991: Retrieval of monthly
  772.      rainfall indices from microwave radiometric measurements using
  773.      probability distribution function. J. Atmos. Ocean. Tech., 8,
  774.      118-136.
  775.  
  776.      Willmott, C.J., C.M. Rowe, and W.D. Philpot, 1985: Small-scale
  777.      climate maps: A sensitivity analysis of some common assumptions
  778.      associated with grid-point interpolation and contouring. Amer.
  779.      Cartographer, 12, 5-16.
  780.  
  781.      WCRP, 1986: Report of the workshop on global large scale
  782.      precipitation data sets for the World Climate Research Programme.
  783.      WCP-111, WMO/TD - No. 94, WMO, Geneva, 45 pp.
  784.  
  785.      WMO/ICSU ,1990: The Global Precipitation Climatology Project -
  786.      Implementation and Data Management Plan. WMO/TD-No. 367, Geneva,
  787.      June, 1990.
  788.  
  789.      WMO , 1985. Review of requirements for area-averaged precipitation
  790.      data, surface-based and space-based estimation techniques, space
  791.      and time sampling, accuracy and error; data exchange. WCP-100,
  792.      WMO/TD-No. 115, 57 pp. and appendices.
  793.  
  794.      Xie, P., and P.A. Arkin, 1996: Analysis of global monthly
  795.      precipitation using gauge observations, satellite estimates, and
  796.      numerical model predictions. J. Climate, 9, 840-858.
  797.  
  798.   ------------------------------------------------------------------------
  799.  
  800.                  [NASA] [GSFC]  [Goddard DAAC] [cidc site]
  801.  
  802.                   NASA  Goddard      GDAAC        CIDC
  803.  
  804. Last update:Wed Nov 26 09:41:34 EST 1997
  805. Page Author: Dr. Suraiya Ahmad-- ahmad@daac.gsfc.nasa.gov
  806. Web Curator: Daniel Ziskin -- ziskin@daac.gsfc.nasa.gov
  807. NASA official: Paul Chan, DAAC Manager -- chan@daac.gsfc.nasa.gov
  808.